Name: probing the limits of egg recognition using egg rejection experiments along phenotypic gradients
Uploaded: 2018-08-22T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 34 s
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MEH wurde von der HJ Van Cleave Professur an der University of Illinois, Urbana-Champaign finanziert. Zusätzlich zur Finanzierung Wir danken Human Frontier Science Program (zur M.E.H. und T.G.) und des Europäischen Sozialfonds und dem Staatshaushalt der Tschechischen Republik, project keine. CZ.1.07/2.3.00/30.0041 (zu T.G.). Wir danken Ocean Optics zur Deckung der Publikationskosten.

Ocean Optics hat Seite Gebühren für diese Handschrift finanziert.

Obwohl Ei Ablehnung Experimente die am häufigsten verwendete Methode zur Brut Parasit-Wirt-Koevolution66studieren sind, fehlen konzertierte Anstrengungen, Materialien, Techniken und Protokolle zu standardisieren. Dies ist besonders problematisch für Meta-Analysen. Keine Meta-Analyse, unseres Wissens, der Wirt Ei Ablehnung bisher hat für die methodischen Unterschiede zwischen den Studien67,68, einschließlich was mimetischen oder nicht-mimetischen gilt gesteuert. Dies stellt ein großes Problem dar, weil mimetischen (nach menschlichen Maßstäben) Eier von Gastgebern häufiger als scheinbar nicht-mimetischen,69, können die zeigt abgelehnt werden, dass menschliche farbklassifizierung unzureichend und ungeeignet für Rückschlüsse in Bezug auf Vogelgrippe Kognition18. Darüber hinaus Metaanalysen ignorieren die Tatsache, dass einige Studien, sogar von der gleichen Wirtsarten Desertionen anders, behandelt sie als Antworten22 zu zählen oder Ausschluss von Analysen7,67, 68. Gegenrichtung Ei Modelle als nicht-mimetischen oder mimetischen Eier, darüber hinaus zu trügerischen Vergleiche zwischen Studien, dass beide diese Klassifikationen verwendet für verschiedene Ei Modell70Arten führen kann. Unterschiede zwischen den Studien1,70 können sowohl Unterschiede im Design Studie (z.B. Ei Modelltypen) oder Unterschiede zwischen Populationen, beide in einem unbekannten Maße widerspiegeln; Dies verhindert, dass eindeutige Interpretation der Unterschiede und schließt Ablehnung null und alternative Hypothesen. Dieses Protokoll bietet einen standardisierten Ansatz für Ei Ablehnung Experimente und betont besonders die Färbung und die Farbe des Ei Modelle Quantifizierung. Folgenden oder Anpassung (und entsprechend Berichterstattung) sollte dieses Protokoll die methodische Standardisierung für produktive wissenschaftliche Debatte, Inter Studie Vergleiche und künftige Fortschritte in diesem Bereich der Forschung fördern.
Da die Eierschale Färbung bestimmt ist, durch nur zwei Pigmente, Protoporphyrin IX erscheinen braun und Biliverdin IXα erscheinen blau-grün62,71,72, Eierschale Farben nur einen kleinen Teil der Vogelgrippe Vision belegen 62. diese Variante kann durch sorgfältig formulieren Acrylfarben, die Eierschale Naturfarben entsprechen repliziert werden, und dies führt zu einem besseren Verständnis der Host Anerkennung Mechanismen. Z. B. Turdus Gastgeber sind eher braune Eier als blau-grüne Eier abzulehnen, trotz der absoluten wahrgenommen Farbunterschied zwischen diesen ausländischen Eier und ihre eigene (Abbildung 2). Antworten auf Eier gefärbt entlang Farbverläufe unterschiedlich, präzise Produktion und Reproduktion im Ei Ablehnung Experimente verwendeten Farben unterstrichen. Auch Variation im Ort Färbung führt zu auffällige Unterschiede in der Host-Reaktion (Abbildung 3)21. Mithilfe dieses Ansatzes Forscher können systematischer Sonde die Grenzen der Host Anerkennung und entdecken Sie die relative Bedeutung der chromatischen und Luminanz Wege bei der Information der Gastgeber Entscheidungen.
Trotz der Vorteile, die dieser Ansatz zur Quantifizierung der Host Antworten einem phänotypische Spektrum bietet, ist es nicht geeignet für jede Hypothese testen. Wenn Ausschussquoten notwendig für das Testen von Hypothesen, besonders für Inter Bevölkerung Vergleiche sind mit mindestens einer konsistenten Ei Modelltypen ein kostengünstiger und anspruchsvollen Ansatz wäre. Zum Beispiel bieten spezifische Ei Modell Typen repräsentativ für bestimmte parasitäre Ei Polymorphismen präsentieren, Einblick in historische und zeitgenössische Auswahl Druck73. Berechnung Ausschussquoten ist unmöglich, wenn jedes Ei eine einzigartige Farbe ist; Quantifizierung der Host Antworten in einer Reihe von möglichen parasitären Ei Farben kann jedoch Einblick in Fragen zur Entscheidung Schwellen und Diskriminierung Fähigkeiten bereitstellen. Dieser Ansatz bietet ein Werkzeug für die Forscher, einen Host Ei Diskriminierung Fähigkeiten zu messen. Dieses Protokoll beschreibt Farbe Rezepte zu helfen, die Farbe des Ei Modelle für beide Ansätze zu standardisieren. Darüber hinaus sollte unabhängig von den gewählten Ansatz der Farben Berichten Forscher, die Sie zum Färben ihrer Ei Modelle verwendet und sollten diese Farben sorgfältig zu quantifizieren. Dies sollte Inter Studie Vergleiche und Meta-Analyse verbessern.
Ei-Ablehnung-Studien mit kontinuierlicher Farbe, Muster, Größe und/oder Form Eigenschaften revolutionierten Bereich der Vogelgrippe Wirt-Parasit-Wettrüsten Studien in Kombination mit der jetzt Standardverwendung von Vogelgrippe Sehwahrnehmung Modellierung69, 74. jetzt gibt es Hinweise, dass einige Hosts nicht nur die absolute wahrnehmbare Differenz zwischen eigenen und fremden Eier Ei Anerkennung verwenden, aber stattdessen Ablehnung auf die Richtung von diesen Unterschied entlang der phänotypischen Farbverlauf von Vogelgrippe Entscheidungen Eierschale Farbe9. Zukünftige Forschung sollte Gewöhnung/Dishabituation oder operante Ausbildung Studien verwenden, um zu beurteilen, ob Gastgeber der Vogelgrippe Brut Parasiten wahrnehmen und unterscheiden können zwischen natürlichen und künstlichen Ei Farben in-ei Anerkennung zusammenhängen. Darüber hinaus könnte diese gleichen Experimente zeigen, ob aktuelle, historische und nicht-Hosts aus künstlichen Eierschale, natürliche unterscheiden können, die die Rolle der sensorischen Mechanismen in coevolutionary Wettrüsten hervorheben möchte. Zu guter Letzt angemessen Einbeziehung und replizieren die UV-Komponenten der Vogelgrippe Ei Färbung und Maculation in ei Ablehnung Studien ist eine notwendige Herausforderung, Überwindung von Zukunftsforschung75; Dies wird notwendig zu beurteilen, ob Farbsignale UV-basierte Ei ein perzeptuell hervorstechenden oder einzigartige Stichwort Ei Anerkennung und Ablehnung in Scharen von Vogelgrippe Brut Parasiten vertreten sein. Mithilfe dieses konsequente Protokoll Forscher erzeugen neue Experimente und leichter zu interpretieren und vergleichen Sie ihre Ergebnisse6,29,30,31.

Brut Parasiten legen ihre Eier in die Nester anderer Arten, die dann ihre jungen zu erhöhen und Zahlen die Kosten im Zusammenhang mit der elterlichen Sorge1,2,3. Dieser Akt der Täuschung, um den Host seitens der Parasit und Detektivarbeit der Parasit seitens der Gastgeber erkennen überlisten bietet stark selektiven Druck auf beide Akteure. In einigen Fällen von Vogelgrippe Brut Parasitismus wählt der Host Anerkennung der unterschiedlichen parasitäre Eier für Parasiten, die Host-Eier zu imitieren produziert ein evolutionäres Wettrüsten zwischen Wirt und Parasit4. Studium der Brut Parasitismus ist wichtig, denn es ein Modellsystem zur Untersuchung coevolutionary Dynamik ist und Entscheidungsfindung in den wilden5. Ei Ablehnung Experimente sind eine der häufigsten Methoden zur Erforschung der Vogelgrippe Brut Parasitismus im Feld und ein wichtiges Instrument, mit denen Ökologen interspezifischen Interaktionen6untersuchen.
Im Laufe des Ei Ablehnung Experimente Forscher in der Regel stellen natürlichen oder Eier zu modellieren und bewerten des Gastgebers als Reaktion auf diese experimentelle Eier über einen Zeitraum von standardisierten. Solche Experimente können beinhalten echte Eier (das Erscheinungsbild variieren) zwischen Nester7tauschen oder Färben oder malen die Oberflächen der echte Eier (optional Hinzufügen von Mustern) und Rückgabe an ihren ursprünglichen Nester8oder Modell generieren, die Eier Merkmale wie Farbe9,10, Größe11und/oder Form12Schmierblutungen haben manipuliert werden. Die Host-Reaktion auf Eier von unterschiedlichem Aussehen bieten wertvolle Einblicke in den Informationsgehalt, sie erreichen ein Ei Ablehnung Entscheidung13 und wie unterschiedlich das Ei muss eine Antwort14entlocken können. Optimale Akzeptanz Schwelle Theorie15 besagt, dass Hosts die Risiken der irrtümlichen Annahme einer parasitären Ei (Akzeptanz Fehler) oder versehentlich entfernen ihr eigenes Ei (Ablehnung Fehler) durch die Untersuchung des Unterschied zwischen eigenen Eizellen ausgleichen sollte (oder eine interne Vorlage für diese Eier) und die parasitären Eier. Als solche existiert ein akzeptanzschwelle hinter dem Gastgeber, ist ein Anreiz zu unterschiedlich entscheiden zu tolerieren. Wenn Parasitismus Risiko gering ist, ist das Fehlerrisiko Annahme niedriger als wenn das Risiko des Parasitismus hoch ist; damit Entscheidungen sind kontextspezifisch und verschiebt sich entsprechend als wahrgenommenen Risiken Änderung14,16,17.
Optimale Akzeptanz Schwelle Theorie geht davon aus, dass Gastgeber Entscheidungen auf kontinuierliche Variation im Wirt und Parasit Phänotypen. Daher ist die Messung Host Antworten zu unterschiedlichen Phänotypen der Parasit muss man feststellen wie tolerant Host Einwohner (mit eigenem phänotypischen Variation) zu einer Reihe von parasitären Phänotypen. Allerdings haben praktisch alle frühere Studien auf kategorische Ei Farbe und Maculation Behandlungen (z.B.mimetischen/nicht-mimetischen) verlassen. Nur wenn Host Eierschale Phänotypen nicht unterscheiden was nicht biologisch praktische Erwartung, wären alle Antworten direkt vergleichbar (unabhängig vom Grad der Mimikry). Andernfalls wird ein "mimetischen" Ei-Modell variieren in ähnelt, Host Eier innerhalb und zwischen Populationen, die möglicherweise zu Verwirrung, beim Vergleich von Ergebnissen18 führen könnte. Theorie besagt, die Entscheidungen auf den Unterschied zwischen dem parasitären Ei und eigene14, nicht unbedingt eine bestimmte parasitäre Ei Farbe basieren hosten. Mit einem einzigen Ei Modelltyp deshalb kein idealer Ansatz Hypothesen auf Host Entscheidung Schwellen oder Diskriminierung Fähigkeiten zu testen, wenn der gerade wahrnehmbare Unterschied (im folgenden JND) zwischen dem Ei Modelltyp und einzelne Host Ei Farbe ist die Variable von Interesse. Dies gilt auch für experimentelle Studien, die tauschen oder natürliche Eier um Host Antworten auf vielfältige natürliche Farben19zu testen. Jedoch während dieser Studien Variation im Wirt und Parasit Phänotypen zulassen möchten, sind sie durch natürliche Variation gefunden in Merkmale6, insbesondere bei Verwendung von Sicht Eier7begrenzt.
Im Gegensatz dazu sind Forscher, die künstliche Eier von verschiedenen Farben machen frei von den Zwängen der natürlichen Variation (z.B.untersuchen sie Reaktionen auf Superstimuli20), so dass sie die Grenzen der Host Wahrnehmung6Sonde. Neuere Forschungen hat neuartige Techniken verwendet, um Host Antworten einem phänotypische Spektrum von experimentellen Ostereier abgestimmt und zum natürlichen Verbreitungsgebiet der Variation in Eierschale9 und Volltonfarben21übertreffen zu messen. Studium Host Antworten auf Eier mit Farben entlang Steigungen kann zugrunde liegende kognitive Prozesse aufzudecken, denn theoretische Vorhersagen, z. B. Akzeptanz Schwellenwerte15 oder weiters Mimikry4, auf kontinuierliche Unterschiede zwischen basieren Eigenschaften. Zum Beispiel durch die Verwendung dieses Ansatzes, Dainson Et al. 21 festgestellt, dass beim Farbkontrast zwischen Eierschale Grundfärbung und vor Ort Färbung höher ist, American Robin Turdus Migratorius tendenziell stärker Eier abzulehnen. Dieser Befund bietet wertvolle Einblicke in wie diesem Host Informationen, in diesem Fall durch Schmierblutungen, verarbeitet, um zu entscheiden, ob eine parasitäre Ei zu entfernen. Durch Anpassen der Farbe Mischungen, können Forscher genau die Ähnlichkeit zwischen einem experimentellen Ei Farbe und Host Ei Farbe, manipulieren und Standardisierung von anderen Störfaktoren wie Schmierblutungen Muster10, Ei Größe22 und Ei 23zu gestalten.
Um weitere Replikation und Metareplication24 classic und den letzten Ei Ablehnung Arbeit zu fördern, ist es wichtig, dass Wissenschaftler Methoden verwenden, die über Phylogenie (verschiedenen Wirtsarten)7,22standardisiert sind, (anderen Host Populationen)7,22,25,26 Raum und Zeit (unterschiedliche Brutzeiten)7,22,25,26 ,27, die nur selten geschah. Methoden, die nicht standardisierte28 waren zeigten sich später zu artifizielle Ergebnisse29,30führen. Dieses Papier dient als eine Reihe von Leitlinien für die Forscher versuchen, diese Art von Ei Ablehnung Experiment zu replizieren, das Antworten auf kontinuierliche Variation untersucht und zeigt eine Reihe von wichtigen methodischen Konzepten: die Bedeutung der Kontrolle Nester, a priori Hypothesen, Metareplication, Pseudoreplication, und Farbe und Spektralanalyse. Trotz Ei Ablehnung Experimente dominieren das Feld der Vogelgrippe Wirt-Parasit-Koevolution existiert noch kein umfassendes Protokoll. Diese Leitlinien werden daher eine wertvolle Ressource zu erhöhen inter - und Intra-Lab Wiederholbarkeit als der wahre Test für jede Hypothese liegt in Metareplication, d. h.wiederholt ganze Studien über Phylogenie, Raum und Zeit24, die kann nur sinnvoll durchgeführt werden, bei Verwendung von einheitlichen Methoden29,30,31.

<table><tbody><tr><td>Replicator Mini +</td><td>Makerbot</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Professional Acrylic Paint Cobalt Turquoise Light</td><td>Winsor &amp;amp; Newton</td><td>28382</td><td></td></tr><tr><td>Professional Acrylic Paint Titanium White</td><td>Winsor &amp;amp; Newton</td><td>28489</td><td></td></tr><tr><td>Professional Acrylic Paint Cobalt Green</td><td>Winsor &amp;amp; Newton</td><td>28381</td><td></td></tr><tr><td>Professional Acrylic Paint Cobalt Turquoise</td><td>Winsor &amp;amp; Newton</td><td>28449</td><td></td></tr><tr><td>Professional Acrylic Paint Burnt Umber</td><td>Winsor &amp;amp; Newton</td><td>28433</td><td></td></tr><tr><td>Professional Acrylic Paint Red Iron Oxide</td><td>Winsor &amp;amp; Newton</td><td>28486</td><td></td></tr><tr><td>Professional Acrylic Paint Cadmium Orange</td><td>Winsor &amp;amp; Newton</td><td>28437</td><td></td></tr><tr><td>Professional Acrylic Paint Raw Umber Light</td><td>Winsor &amp;amp; Newton</td><td>28391</td><td></td></tr><tr><td>Professional Acrylic Paint Yellow Ochre</td><td>Winsor &amp;amp; Newton</td><td>28491</td><td></td></tr><tr><td>Professional Acrylic Paint Mars Black</td><td>Winsor &amp;amp; Newton</td><td>28460</td><td></td></tr><tr><td>Paint Brush</td><td>Utrecht</td><td>206-FB</td><td>Filbert brush</td></tr><tr><td>Paint Brush</td><td>Utrecht</td><td>206-F</td><td>Flat brush</td></tr><tr><td>Hair Dryer</td><td>Oster</td><td>202</td><td></td></tr><tr><td>Fiber optic cables</td><td>Ocean Optics Inc.</td><td>OCF-103813</td><td>1 m custom bifurcating fiber optic assembly with blue zip tube (PVDF), 3.8mm nominal OD jeacketing and 2 legs</td></tr><tr><td>Spectrometer</td><td>Ocean Optics Inc.</td><td>Jaz</td><td>Spectrometer unit with a 50 um slit width, installed with a 200-850 nm detector (DET2B-200-850), and grating option # 2.</td></tr><tr><td>Battery and SD card module for spectrometer</td><td>Ocean Optics Inc.</td><td>Jaz-B</td><td></td></tr><tr><td>Light source</td><td>Ocean Optics Inc.</td><td>Jaz-PX</td><td>A pulsed xenon light source</td></tr><tr><td>White standard</td><td>Ocean Optics Inc.</td><td>WS-1-SL</td><td>made from Spectralon</td></tr><tr><td>OHAUS Adventurer Pro Scale</td><td>OHAUS</td><td>AV114C</td><td>A precision microbalance</td></tr><tr><td>Gemini-20 portable scale</td><td>AWS</td><td>Gemini-20</td><td>A standard scale</td></tr><tr><td>Empty Aluminum Paint Tubes (22 ml)</td><td>Creative Mark</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>Telescopic mirror</td><td>SE</td><td>8014TM</td><td></td></tr><tr><td>GPS</td><td>Garmin</td><td>Oregon 600</td><td></td></tr><tr><td>220-grit sandpaper</td><td>3M</td><td>21220-SBP-15</td><td>very fine sandpaper</td></tr><tr><td>400-grit sandpaper</td><td>3M</td><td>20400-SBP-5</td><td>very fine sandpaper</td></tr><tr><td>color analysis software: &amp;lsquo;pavo&amp;rsquo;, an R package</td><td>for use in, &lt;em&gt;R: A language and environment for statistical computing&lt;/em&gt;</td><td>v 1.3.1</td><td>https://cran.r-project.org/web/packages/pavo/index.html</td></tr><tr><td>UV clear transparent</td><td>Flock off!</td><td>UV-001</td><td>A transparent ultraviolet paint</td></tr><tr><td>Plastic sandwich bags</td><td>Ziploc</td><td></td><td>Regular plastic sandwich bags from Ziploc that can be purchased at the supermarket.</td></tr><tr><td>Kimwipes</td><td>Kimberly-Clark Professional</td><td>34120</td><td>11 x 21 cm kimwipes</td></tr><tr><td>Toothbrush</td><td>Colgate</td><td></td><td>Toothbrush</td></tr></tbody></table>

probing the limits of egg recognition using egg rejection experiments along phenotypic gradients

Brut Parasiten legen ihre Eier in Nester anderer Frauen, die Gasteltern zu schlüpfen und hinten ihre jungen verlassen. Studierende wie Brut Parasiten manipulieren Gastgeber in die Erhöhung ihrer junges und wie Gastgeber erkennen, Parasitismus liefern wichtige Erkenntnisse auf dem Gebiet der coevolutionary Biologie. Brut Parasiten wie Kuckucke und Cowbirds, Vorteil einen evolutionären, weil sie nicht die Kosten der Aufzucht ihrer eigenen Jungen. Wählen Sie jedoch diese Kosten für Host Verteidigung gegen alle Entwicklungsstadien des Parasiten, einschließlich Eier, Jugendliche und Erwachsene. Ei Ablehnung Experimente sind die am häufigsten verwendete Methode verwendet, um Host-Abwehr zu studieren. Während dieser Experimente ein Forscher stellt eine experimentelle Ei in einem Nest von Host und überwacht wie Gastgeber reagieren. Farbe wird oft manipuliert, und es wird erwartet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass Ei Diskriminierung und dem Grad der Verschiedenheit zwischen dem Host und experimentelle Ei beziehen sich positiv. Dieses Papier dient als Leitfaden für die Durchführung von Ei Ablehnung Experimente von Methoden zum Erstellen von konsistenten Ei Farben zu analysieren die Ergebnisse solcher Experimente beschreiben. Besonderes Augenmerk ist auf eine neue Methode, die einzigartig gefärbten Eiern entlang Farbverläufen, die das Potenzial hat, Farbe Verzerrungen in Host Anerkennung zu erkunden. Ohne Standardisierung ist es nicht möglich, Ergebnisse von Studien in einer sinnvollen Weise zu vergleichen; ein standard-Protokoll in diesem Bereich wird immer genaue und vergleichbare Ergebnisse für weitere Experimente ermöglichen.

Generierung von bunten Ei Modelle
Reflexionsvermögen Spektren von custom-Lackierung Mischungen und natürlichen Eier werden in Abbildung 1A-Dangezeigt. Farbe-Mischungen in Brut Parasitismus Studien verwendet sollte eng mit natürlichen Reflexion Messungen in Bezug auf die spektrale Form (Farbe) und Helligkeit (Brightness) entsprechen. Wenn das erreicht ist, sollte die Farbe des experimentellen Ei vom Host als natürliche Ei Farbe wahrgenommen werden. Um Host Anerkennung zu beurteilen, sollte diese Reflexionen in einem relevanten Vogelgrippe Farbraum umgewandelt werden. Dazu das Produkt diese Reflexion Spektren können solar Irradiance und Photorezeptor Empfindlichkeit integriert werden, um zu berechnen, dass Quanten33fängt. Vogelgrippe Farbwahrnehmung ist anders als beim Menschen, weil Vögel mit vier statt drei Photorezeptoren Farben zu sehen. Der Quantum Haken aus diesen vier Rezeptoren kann in Koordinaten in ein Tetraeder Farbraum (Abbildung 1E), wo jeder Vertex stellt die relative Stimulation der spezifischen Photorezeptor umgewandelt werden: Ultraviolett, kurz-, Mittel- und lang Wellenlänge-Sensitive Photorezeptoren37. Koordinaten in diesem Raum bieten eine Methode für den Vergleich von Farben und phänotypische Vielfalt von Farben, die in Bezug auf die Farbe der Vögel Eierschalen62relativ begrenzt ist. Plotten von experimentellen Ei Farbe in einem Farbraum ist wichtig, weil ihre Koordinaten in diesem Raum ermitteln können, ob diese Eier natürlich erscheinen würde. Abbildung 1 zeigt die Farben der benutzerdefinierten Farben (bunte Punkte, Buchstaben entsprechen den Reflexionsgrad Spektren dargestellt in Abbildung 1A-D), werden in diesem Papier und wie sie im Vergleich zu natürlichen Vögel Eierschale Farben beschrieben. Dieser neuartige Ansatz bietet Möglichkeiten für neuartige experimentelle Designs und bieten neue Einblicke in die Host-Ei-Anerkennung.
Quantifizierung der Host Antworten auf Eierschalen-Farben
Explizit oder implizit, alle außer einem9 frühere Studie hat vermutet, dass Gastgeber auf Merkmal Unähnlichkeit, zum Beispiel, der Unterschied zwischen einem parasitären Ei reagieren und ihre eigenen, in einem absoluten oder symmetrische Wohnort (Abbildung 2, gestrichelt). Dieser Unterschied unterschiedlich in der Regel identisch (0) bis unendlich verschiedenen; jedoch die meisten Züge in mehreren Dimensionen variieren und es gibt keine von vornherein Grund zur Annahme ihrer Antworten sollten durch den phänotypischen Raum ähnlich sein. Forschung, die Merkmale ihrer vollen phänotypische Spektrum (Abbildung 2, solide) manipuliert, diese Annahme zu testen. Für zwei Turdus spp., Hanley Et al. 9 fand, dass zwischen einem braun und blau-grünen Ei, beide gleichermaßen verschieden vom eigenen Host das braune Ei eher abgelehnt werden. Durch Ei Modelle mit bekannten Koordinaten innerhalb eines Aviären Standardfarbe (Abbildung 1E), Forscher im Bereich natürliche phänotypischen trainieren oder erweitern die phänotypische (z. B.in Richtung blau-grün oder braun) zur Erkundung Wirtsantwort und Sonde die wahrnehmbaren Grenzen der Host Anerkennung. Ein solcher Ansatz stellt einen Kontext (basierend auf phänotypischen Raum) um Gastgeber Antworten zu verstehen.
Quantifizierung der Host Antworten auf Eierschale spot-Farben
Eine aktuelle Studie21 zeigte, dass amerikanische Robins eher experimentellen Gefleckte Eier ablehnen sind, wenn sie diese Punkte als brauner als die blau-grüne Farbe der Eierschale (Abbildung 3) wahrnehmen. Dieser Host legt unbefleckt Eier, aber ihre Parasiten unter der Leitung von Braun Kuhstärlinge Molothrus Ater hat braune Flecken und daher scheint dieser Entscheidungsregel adaptive. Solche Erkenntnisse Verstärkung der bisherige Erkenntnissen, die gezeigt haben, dass die amerikanischen Robins Entscheidungen auf beiden Boden Farbe und Flecken13stützen; durch die Messung ihrer Reaktionen auf eine Farbe gradient Dainson Et Al. waren jedoch feststellen können, dass die amerikanischen Robins Farbkontrast zwischen Boden und Volltonfarbe in ei Ablehnung Entscheidungen21verwenden. Experimentellen Designs, die mit solchen kontinuierliche Veränderung in der Färbung erlauben es, die Rolle des Gastgebers sensorische erkunden und perzeptuelle Mechanismen in ei Anerkennung gründlicher.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57512/57512fig1v2.jpg"> Abbildung 1: Repräsentative Variation in Naturfarben Vogelgrippe und künstliche Eierschale. Der Mittelwert aus zehn spektraler Reflexionsgrad Messungen von (A) die blau-grün, Beige (B), (C) Braun, (D) weiß und (E) dunkle braune Farbe Mischungen (1.2.1 bis 1.2.5 durchgezogene Linien) neben den Reflexionsgrad von einem echten Ei mit ähnlichem Aussehen: (A) American Robin T. Migratorius, (B) Wachteln C. Japonica, ein braun (C) und (D) weiße haushuhns Ei Gallus g. Domesticus (gestrichelte Linien). Der Berg ultraviolette Reflexion (D) ist durch die Entfernung der Nagelhaut-67. INSET Fotos von echten Eiern auf der linken und künstliche Eier auf der linken Seite zu skalieren (die Leiste über "künstliche" steht für 1 cm). Das Bild der realen Wachtelei (kleines Foto B) wurde von einer Fotografie von <a href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Coturnix_coturnix_confisa_MHNT.ZOO.2010.11.7.1.jpg" style="font-size: 14px;">Roger Culos</a> , die unter <a href="https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.en" style="font-size: 14px;">CC von 4.0</a>lizenziert ist geändert. Wir illustrieren Altvögel als Einschub Bilder (Bildnachweis Vogels Einlagen bzw. A-D: Tomáš Grim, Ingrid Taylar unter <a href="https://creativecommons.org/licenses/by/2.0" style="font-size: 14px;">CC von 2.0</a>, <a href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rhode_Island_Red.jpg" style="font-size: 14px;">Sherool</a>und <a href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Leghorn_chicken.jpeg" style="font-size: 14px;">Dejungen</a> unter <a href="https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/" style="font-size: 14px;">CC-BY-SA-3.0</a>). Die Vogelgrippe wahrgenommenen Farben werden auch innerhalb der (E) Vogelgrippe tetraedrischen Farbraum für den durchschnittlichen UV-empfindlichen Vogelgrippe Betrachter dargestellt. Die Scheitelpunkte repräsentieren die relative Stimulation des ultravioletten (U), kurze (S), Medium (M) und lange (L) Wellenlänge-Sensitive Photorezeptoren. Graue Punkte stehen für die Farben der natürlichen Vogelgrippe Eier über die volle phylogenetische Diversität66, aus bereits veröffentlichten Daten68, während die bunte Punkte repräsentieren die Farben der Sonderlackierung Formulierungen hier (Schritte 1.1.1 bis 1,2), und kleine Feste Punkte repräsentieren Zwischenfarben (Schritt 1.3). Kursive Buchstaben neben bunte Punkte verweisen spektrale Reflexionen in dieser Abbildung gezeigt, während (e) verweist auf die dunklen Flecken von einem Wachtelei. <a href="/files/ftp_upload/57512/57512fig1v2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57512/57512fig2v2.jpg"> Abbildung 2: Repräsentative Host Ei Ablehnungen von Eiern mit variabler Eierschale Färbung. Traditionell, die vorhergesagten (gestrichelte) Ablehnung Wahrscheinlichkeit für einen Host basiert auf die Absolute Differenz zwischen den Hosts Ei und ausländischen Ei wahrgenommen (d. h., wie das fremde Ei mehr verschiedene Reaktionen auf das Ei sind wahrscheinlicher, egal die Richtung der Differenz im Farbraum). Diese Praxis ignoriert natürliche Variation in der Host Ei Farbe. Es ist jedoch wahrscheinlicher, dass amerikanischen Robins (N = 52) wird ablehnen, braune Eier als auch unähnlich blau-grüne Eier (durchgezogene Linie), die die Bedeutung der Auswertung Host Antworten über eine phänotypische gradient9unterstreicht. Diese Zahl wurde von Hanley Et Al. modifiziert. 9 und diese Daten65 sind lizenziert unter <a href="https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.en">CC von 4.0</a>. Einschub-Eier sind repräsentativ für die Farbpalette, aber ihre Positionen sind ungefähre Angaben. <a href="/files/ftp_upload/57512/57512fig2v2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>  
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57512/57512fig3v2.jpg"> Abbildung 3: Repräsentative Host Ei Ablehnung von Eiern mit variabler Ort Färbung. Der Farbkontrast (JND) zwischen Volltonfarben auf experimentellen Modell Eier bemalt und die Grundfarbe dieser Modelle vorausgesagt Wirtsantwort (0 = Annahme, 1 = Auswurf) in der American Robin. Diese Zahl wurde von Dainson Et Al. modifiziert 21. Inset Eier stellen Variation im Ort Färbung verwendet, aber ihre Positionen sind ungefähre Angaben. <a href="/files/ftp_upload/57512/57512fig3v2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>

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Probing the Limits of Egg Recognition Using Egg Rejection Experiments Along Phenotypic Gradients

Die Grenzen der Ei-Anerkennung mit Ei Ablehnung Experimente entlang phänotypischen Verläufen sondieren

Dieses Protokoll enthält Richtlinien für die Ausführung von Ei Ablehnung Experimente: Gliedern Techniken für die experimentelle Malerei Ei Modelle, die Farben der natürlichen Vogeleier, Durchführung von Feldarbeit und Analyse der gesammelten Daten zu emulieren. Dieses Protokoll bietet eine einheitliche Methode für die Durchführung von vergleichbaren Ei Ablehnung Experimente.

Brood parasites lay their eggs in other females' nests, leaving the host parents to hatch and rear their young. Studying how brood parasites manipulate ...

probing-limits-egg-recognition-using-egg-rejection-experiments-along

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Behavior

8.2K Aufrufe.  Long Island University-Post. Dieses Protokoll enthält Richtlinien für die Ausführung von Ei Ablehnung Experimente: Gliedern Techniken für die experimentelle Malerei Ei Modelle, die Farben der natürlichen Vogeleier, Durchführung von Feldarbeit und Analyse der gesammelten Daten zu emulieren. Dieses Protokoll bietet eine einheitliche Methode für die Durchführung von vergleichbaren Ei Ablehnung Experimente.

Serie: Probing the Limits of Egg Recognition Using Egg Rejection Experiments Along Phenotypic Gradients

Upright Imaging of Drosophila Egg Chambers

Drosophila melanogaster oogenesis provides an ideal context for studying varied developmental processes since the ovary is relatively simple in architecture, is well-characterized, and is amenable to genetic analysis. Each egg chamber consists of germ-line cells surrounded by a single epithelial layer of somatic follicle cells. Subsets of follicle cells undergo differentiation during specific stages to become several different cell types. Standard techniques primarily allow for a lateral view of egg chambers, and therefore a limited view of follicle cell organization and identity. The upright imaging protocol describes a mounting technique that enables a novel, vertical view of egg chambers with a standard confocal microscope. Samples are first mounted between two layers of glycerin jelly in a lateral (horizontal) position on a glass microscope slide. The jelly with encased egg chambers is then cut into blocks, transferred to a coverslip, and flipped to position egg chambers upright. Mounted egg chambers can be imaged on either an upright or an inverted confocal microscope. This technique enables the study of follicle cell specification, organization, molecular markers, and egg development with new detail and from a new perspective.

Upright Imaging of Drosophila Egg Chambers

The upright imaging method described in this protocol allows for the detailed visualization of the poles of a developing Drosophila melanogaster egg. This end-on view provides a new perspective into the arrangements and morphologies of multiple cell types in the follicular epithelium.

Upright-Imaging von<em&gt; Drosophila</em&gt; Egg Chambers

Drosophila melanogaster oogenesis provides an ideal context for studying varied developmental processes since the ovary is relatively simple in ...

Forschung

Entwicklungsbiologie

Functional Cloning Using a Xenopus Oocyte Expression System

Identification of genes responsible for embryonic induction poses a number of challenges; to name a few, secreted molecules of interest may be low in abundance, may not be secreted but tethered to the signaling cell(s), or may require the presence of binding partners or upstream regulatory molecules. Thus in a search for gene products capable of eliciting an early lens-inductive response in competent ectoderm, we utilized an expression cloning system that would allow identification of paracrine or juxtacrine factors as well as transcriptional or other regulatory proteins. Pools of mRNA were injected into Xenopus oocytes, and responding tissue placed directly on the oocytes and co-cultured. Following functional cloning of ldb1 from a neural plate stage cDNA library based on its ability to elicit the expression of the early lens placode marker foxe3 in lens-competent animal cap ectoderm, we characterized the mRNA expression pattern, and assayed developmental progression following overexpression or knockdown of ldb1. This system is suitable in a very wide variety of contexts where identification of an inducer or its upstream regulatory molecules is sought using a functional response in competent tissue.

Functional Cloning Using a Xenopus Oocyte Expression System

We describe a Xenopus oocyte and animal cap system for the expression cloning of genes capable of inducing a response in competent ectoderm, and discuss techniques for the subsequent analysis of such genes. This system is useful in the functional identification of a wide range of gene products.

Functional Cloning Mit ein<em&gt; Xenopus</em&gt; Eizellen Expression System

Identification of genes responsible for embryonic induction poses a number of challenges; to name a few, secreted molecules of interest may be low in ...

Windowing Chicken Eggs for Developmental Studies

The study of development has been greatly aided by the use of the chick embryo as an experimental model.  The ease of accessibility of the embryo has allowed for experiments to map cell fates using several approaches, including chick quail chimeras and focal dye labeling.  In addition, it allows for molecular perturbations of several types, including placement of protein-coated beads and introduction of plasmid DNA using in ovo electroporation.  These experiments have yielded important data on the development of the central and peripheral nervous systems.  For many of these studies, it is necessary to open the eggshell and reclose it without perturbing the embryo's growth.  The embryo can be examined at successive developmental stages by re-opening the eggshell.  While there are several excellent methods for opening chicken eggs, in this article we demonstrate one method that has been optimized for long survival times.  In this method, the egg rests on its side and a small window is cut in the shell.  After the experimental procedure, the shell is used to cover the egg for the duration of its development.  Clear plastic tape overlying the eggshell protects the embryo and helps retain hydration during the remainder of the incubation period.  This method has been used beginning at two days of incubation and has allowed survival through mature embryonic ages.

The ease of accessibility of the embryo has allowed for experiments to map cell fates using several approaches, including chick quail chimeras and focal dye labeling. In this article we demonstrate one egg preparation method that has been optimized for long survival times.

Windowing Chicken Eggs für Developmental Studies

The study of development has been greatly aided by the use of the chick embryo as an experimental model.  The ease of accessibility of the embryo has ...

Biologie

Identification of Critical Conditions for Immunostaining in the Pea Aphid Embryos: Increasing Tissue Permeability and Decreasing Background Staining

The pea aphid Acyrthosiphon pisum, with a sequenced genome and abundant phenotypic plasticity, has become an emerging model for genomic and developmental studies. Like other aphids, A. pisum propagate rapidly via parthenogenetic viviparous reproduction, where the embryos develop within egg chambers in an assembly-line fashion in the ovariole. Previously we have established a robust platform of whole-mount in situ hybridization allowing detection of mRNA expression in the aphid embryos. For analyzing the expression of protein, though, established protocols for immunostaining the ovarioles of asexual viviparous aphids did not produce satisfactory results. Here we report conditions optimized for increasing tissue permeability and decreasing background staining, both of which were problems when applying established approaches. Optimizations include: (1) incubation of proteinase K (1 &#181;g/ml, 10 min), which was found essential for antibody penetration in mid- and late-stage aphid embryos; (2) replacement of normal goat serum/bovine serum albumin with a blocking reagent supplied by a Digoxigenin (DIG)-based buffer set and (3) application of methanol rather hydrogen peroxide (H2O2) for bleaching endogenous peroxidase; which significantly reduced the background staining in the aphid tissues. These critical conditions optimized for immunostaining will allow effective detection of gene products in the embryos of A. pisum and other aphids.

A protocol of whole-mount immunostaining on aphid embryos is presented, in which critical conditions for decreasing background staining and increasing tissue permeability are addressed. These conditions are specifically developed for effective detection of protein expression in the embryonic tissues of aphids.

Identifizierung kritischer Bedingungen für die Immunfärbung in der Erbsenblattlaus Embryos: Erhöhung Gewebepermeabilität und abnehmender Hintergrundfärbung

The pea aphid Acyrthosiphon pisum, with a sequenced genome and abundant phenotypic plasticity, has become an emerging model for genomic and developmental ...

Injecting Gryllus bimaculatus Eggs

Altering gene function in a developing organism is central to different kinds of experiments. While tremendously powerful genetic tools have been developed in traditional model systems, it is difficult to manipulate genes or messenger RNA (mRNA) in most other organisms. At the same time, evolutionary and comparative approaches rely on an exploration of gene function in many different species, necessitating the development and adaptation of techniques for manipulating expression outside currently genetically tractable species. This protocol describes a method for injecting reagents into cricket eggs to assay the effects of a given manipulation on embryonic or larval development. Instructions for how to collect and inject eggs with beveled needles are described. This relatively straightforward technique is flexible and potentially adaptable to other insects. One can gather and inject dozens of eggs in a single experiment, and survival rates for buffer-only injections improve with practice and can be as high as 80%. This technique will support several types of experimental approaches including injection of pharmacological agents, in vitro capped mRNA to express genes of interest, double-stranded RNA (dsRNA) to achieve RNA interference, use of clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) in concert with CRISPR-associated protein 9 (Cas9) reagents for genomic modification, and transposable elements to generate transient or stable transgenic lines.

Injecting Gryllus bimaculatus Eggs

Here we present a protocol to inject cricket eggs, a technique which serves as a foundational method in many experiments in the cricket, including, but not limited to, RNA interference and genomic manipulation.

Injektion von Gryllus bimaculatus Eiern

Altering gene function in a developing organism is central to different kinds of experiments. While tremendously powerful genetic tools have been ...

Egg Microinjection and Efficient Mating for Genome Editing in the Firebrat Thermobia domestica

The firebrat Thermobia domestica is an ametabolous, wingless species that is suitable for studying the developmental mechanisms of insects that led to their successful evolutionary radiation on the earth. The application of genetic tools such as genome editing is the key to understanding genetic changes that are responsible for evolutionary transitions in an Evo-Devo approach. In this article, we describe our current protocol for generating and maintaining mutant strains of T. domestica. We report a dry injection method, as an alternative to the reported wet injection method, that allows us to obtain stably high survival rates in injected embryos. We also report an optimized environment setting to mate adults and obtain subsequent generations with high efficiency. Our method underlines the importance of taking each species&#8217; unique biology into account for the successful application of genome editing methods to non-traditional model organisms. We predict that these genome editing protocols will help in implementing T. domestica as a laboratory model and to further accelerate the development and application of useful genetic tools in this species.

Egg Microinjection and Efficient Mating for Genome Editing in the Firebrat Thermobia domestica

We provide a detailed protocol for rearing, microinjection of eggs and for efficient mating of the firebrat Thermobia domestica to generate and maintain mutant strains after genome editing.

Ei-Mikroinjektion und effiziente Mating für die Genombearbeitung im Firebrat Thermobia domestica

The firebrat Thermobia domestica is an ametabolous, wingless species that is suitable for studying the developmental mechanisms of insects that led to ...

High Throughput Assay to Examine Egg-Laying Preferences of Individual Drosophila melanogaster

Recently, egg-laying preference of Drosophila has emerged as a genetically tractable model to study the neural basis of simple decision-making processes. When selecting sites to deposit their eggs, female flies are capable of ranking the relative attractiveness of their options and choosing the &#34;greater of two goods.&#34; However, most egg-laying preference assays are not practical if one wants to take a systematic genetic screening approach to search for the circuit basis underlying this simple decision-making process, as they are population-based and laborious to set up. To increase the throughput of studying of egg-laying preferences of single females, we developed custom chambers that each can simultaneously assay egg-laying preferences of up to thirty individual flies as well as a protocol that ensures each female has a high egg-laying rate (so that their preference is readily discernable and more convincing). Our approach is simple to execute and produces very consistent results. Additionally, these chambers can be equipped with different attachments to allow video recording the egg-laying animals and to deliver light for optogenetics studies. This article provides the blueprints for fabricating these chambers and the procedure for preparing the flies to be assayed in these chambers.

High Throughput Assay to Examine Egg-Laying Preferences of Individual Drosophila melanogaster

This protocol describes a high throughput assay for testing egg-laying preferences of Drosophila melanogaster at single-animal resolution. This assay provides a simple, efficient, and scalable platform to identify genes and circuit components that control a simple decision-making process.

Assay mit hohem Durchsatz Eiablage Präferenzen der einzelnen zu untersuchen<em&gt; Drosophila melanogaster</em

Recently, egg-laying preference of Drosophila has emerged as a genetically tractable model to study the neural basis of simple decision-making processes. ...

Neurowissenschaften

A Temperature Gradient Assay to Determine Thermal Preferences of Drosophila Larvae

Many animals, including the fruit fly, Drosophila melanogaster, are capable of discriminating minute differences in&#160;environmental temperature, which enables them to seek out their preferred thermal landscape. To define the temperature preferences of larvae over a defined linear range, we developed an assay using a temperature gradient. To establish a single-directional gradient, two aluminum blocks are connected to independent water baths, each of which controls the temperature of individual blocks. The two blocks set the lower and upper limits of the gradient. The temperature gradient is established by placing an agarose-coated aluminum plate over the two water-controlled blocks so that the plate spans the distance between them. The ends of the aluminum plate that is set on the top of the water blocks defines the minimum and maximum temperatures, and the regions in-between the two blocks form a linear temperature gradient. The gradient assay can be applied to&#160;larvae of different ages and can be used to identify mutants that exhibit phenotypes, such as those with mutations affecting genes encoding TRP channels and opsins, which are required for temperature discrimination.

A Temperature Gradient Assay to Determine Thermal Preferences of Drosophila Larvae

Here, we present a protocol to determine the preferred environmental temperature of Drosophila larvae using a continuous thermal gradient.

Ein Temperaturgradient Assay thermische Präferenzen der Drosophila Larven bestimmen

Many animals, including the fruit fly, Drosophila melanogaster, are capable of discriminating minute differences in&#160;environmental temperature, which ...

Using Caenorhabditis elegans to Screen for Tissue-Specific Chaperone Interactions

Correct folding and assembly of proteins and protein complexes are essential for cellular function. Cells employ quality control pathways that correct, sequester or eliminate damaged proteins to maintain a healthy proteome, thus ensuring cellular proteostasis and preventing further protein damage. Because of redundant functions within the proteostasis network, screening for detectable phenotypes using knockdown or mutations in chaperone-encoding genes in the multicellular organism Caenorhabditis elegans results in the detection of minor or no phenotypes in most cases. We have developed a targeted screening strategy to identify chaperones required for a specific function and thus bridge the gap between phenotype and function. Specifically, we monitor novel chaperone interactions using RNAi synthetic interaction screens, knocking-down chaperone expression, one chaperone at a time, in animals carrying a mutation in a chaperone-encoding gene or over-expressing a chaperone of interest. By disrupting two chaperones that individually present no gross phenotype, we can identify chaperones that aggravate or expose a specific phenotype when both perturbed. We demonstrate that this approach can identify specific sets of chaperones that function together to modulate the folding of a protein or protein complexes associated with a given phenotype.

Using Caenorhabditis elegans to Screen for Tissue-Specific Chaperone Interactions

To study chaperone-chaperone and chaperone-substrate interactions, we perform synthetic interaction screens in Caenorhabditis elegans using RNA interference in combination with mild mutations or over-expression of chaperones and monitor tissue-specific protein dysfunction at the organismal level.

Verwendung von Caenorhabditis elegans zum Screening auf gewebespezifische Chaperon-Interaktionen

Correct folding and assembly of proteins and protein complexes are essential for cellular function. Cells employ quality control pathways that correct, ...

Egg Laying Assay: A Method to Quantify the Egg-Laying Behavior of C. elegans

Source: Lee, S. Y. and Kang, K. <a href="https://www.jove.com/video/60419/measuring-effects-bacteria-chemicals-on-intestinal-permeability">Measuring the Effect of Chemicals on the Growth and Reproduction of&#160;Caenorhabditis elegans</a>.&#160;J. Vis. Exp. (2017).
C. elegans egg-laying behavior can provide important information in developmental, reproductive, and anatomical studies.&#160; This video introduces the important steps of an egg laying assay and shows a sample experiment in which a drug is tested for reproductive toxicity.

Egg Laying Assay: Eine Methode zur Quantifizierung des Eiablageverhaltens von C. elegans

Source: Lee, S. Y. and Kang, K. Measuring the Effect of Chemicals on the Growth and Reproduction of&#160;Caenorhabditis elegans.&#160;J. Vis. Exp. 
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Die Grenzen der Ei-Anerkennung mit Ei Ablehnung Experimente entlang phänotypischen Verläufen sondieren

Zusammenfassung

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Upright-Imaging von

Functional Cloning Mit ein